一種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，具體步驟包括：將有機(jī)金屬銀鹽、還原劑、穩(wěn)定劑和溶劑按照機(jī)金屬銀鹽：還原劑：穩(wěn)定劑：溶劑的質(zhì)量比為（0.8?1.5)：(1.43?3)：(0.05?0.2):(5?10)配制成涂敷溶液；將涂敷溶液在基底上涂敷第一層膜，從而形成單層膜；將單層膜進(jìn)行第一次后處理；將涂敷溶液在經(jīng)過了第一次后處理的單層膜上涂敷第二層膜，從而形成雙層膜；將雙層膜進(jìn)行第二次后處理。本發(fā)明還公開了一種有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜具有非常平整的表面，粗糙度僅為6?7nm,電導(dǎo)率為5.14X104?1.5X105S/,cm，可用于多種電子器件中。
【專利說明】-種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電薄膜及其制備方法，尤其涉及一種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電 薄膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在各種電子器件當(dāng)中，電極材料是必不可少的組成部分，承擔(dān)著輸運(yùn)電荷、傳遞信 號的重要作用。在傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用中，金屬是最常見的電極材料，其導(dǎo)電性高，性質(zhì)穩(wěn)定可 靠，具有較好的機(jī)械加工特性，易于器件集成。在傳統(tǒng)的工藝中，一般采用真空熱蒸鍍、磁控 濺射、電子束蒸發(fā)等真空手段制備金屬電極，但這些工藝需要維持真空環(huán)境，能耗較高，且 薄膜沉積效率較低。
[0003] 因此，通過簡單而廉價的方法獲得高質(zhì)量的電極材料，是一個重要的課題，目 前，已有多種基于溶液的導(dǎo)電材料和相應(yīng)工藝被開發(fā)出來。最常見的導(dǎo)電溶液材料 是基于納米銀顆粒和納米石墨粉的導(dǎo)電油墨，如專利號分別為CN201410211618. 2和 CN201310673672. 4的中國專利公開了利用銀納米顆粒和納米石墨粉的導(dǎo)電性能，配合適 當(dāng)?shù)闹鷦?，?shí)現(xiàn)了利用溶液法制備導(dǎo)電薄膜。另外，專利號分別為CN201310750555. 3， CN201410100497. 4和CN201410109348. 4的中國專利公開了另一種方法，即使用導(dǎo)電 的銀納米線的溶液，將其涂敷與基板上，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電薄膜。由于銀納米線所形成的導(dǎo)電薄 膜往往存在許多空隙，因此具有透光性。在基于納米銀的改良方案中，如專利號分別為 CN201410095379. 9和CN201410070045. 6的中國專利中所公開的，一般在納米銀線涂敷于 基板后，將一層具有固化能力的聚合物覆蓋于其上，待聚合物固化后，將聚合物剝離，從而 納米銀線嵌入聚合物中，形成平整的導(dǎo)電薄膜，且納米銀線不易脫落，機(jī)械性能良好。
[0004] 上述各種方案雖然有效地實(shí)現(xiàn)了在空氣環(huán)境中使用溶液法制備導(dǎo)電薄膜，但一個 比較大的問題是，它們所制備的導(dǎo)電薄膜表面粗糙度很大，導(dǎo)致薄膜的電導(dǎo)率較低，嚴(yán)重影 響著薄膜以及電子器件的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、操 作方便、有效的方法，以制備表面平整、高質(zhì)量的導(dǎo)電薄膜。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法， 包括如下步驟：
[0007] 第一步，將有機(jī)金屬銀鹽、還原劑、穩(wěn)定劑和溶劑按照機(jī)金屬銀鹽：還原劑：穩(wěn)定 劑：溶劑的質(zhì)量比為（〇. 8?1. 5) : (1. 43?3) : (0. 05?0. 2) : (5?10)配制成涂敷溶液；
[0008] 第二步，將所述涂敷溶液通過涂敷技術(shù)在基底上涂敷第一層膜，從而形成單層 膜；
[0009] 第三步，將步驟二中的所述單層膜進(jìn)行第一次后處理；
[0010] 第四步，將所述涂敷溶液通過涂敷技術(shù)在經(jīng)過了所述第一次后處理的所述單層膜 上涂敷第二層膜，從而形成雙層膜；
[0011] 第五步，將步驟四中的所述雙層膜進(jìn)行第二次后處理。
[0012] 進(jìn)一步地，所述涂敷溶液是所述有機(jī)金屬銀鹽、所述還原劑、所述穩(wěn)定劑和所述溶 劑在室溫下磁力攪拌6?24h或水浴超聲10?60分鐘后形成的。
[0013] 進(jìn)一步地，所述有機(jī)金屬銀鹽為醋酸銀或癸酸銀。
[0014] 進(jìn)一步地，所述還原劑為硼氫化物、胺類化合物和多元醇類中的一種或多種，較佳 地，所述還原劑為乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和乙二醇中的一種或多種。
[0015] 進(jìn)一步地，所述穩(wěn)定劑為長鏈硫醇、胺類和脂肪酸中的一種或多種，較佳地，所述 穩(wěn)定劑為十二硫醇或油酸。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟二和步驟四中的所述涂敷技術(shù)為噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、滾筒轉(zhuǎn)印、 槽模涂敷（slot-die coating)、棍式涂布（roll coating)或旋涂。
[0017] 進(jìn)一步地，所述第一次后處理包括低溫處理和高溫處理，所述低溫處理為步驟二 中的所述單層膜在溫度80°C?KKTC下加熱10?20分鐘，所述高溫處理為所述單層膜在 溫度180°C?20(TC下加熱30?50分鐘，所述單層膜先經(jīng)過所述低溫處理，然后經(jīng)過所述 高溫處理。
[0018] 進(jìn)一步地，所述第二次后處理包括低溫處理和高溫處理，所述低溫處理為步驟四 中的所述雙層膜在溫度80°C?KKTC下加熱10?20分鐘，所述高溫處理為所述雙層膜在 溫度180°C?20(TC下加熱30?50分鐘，所述雙層膜先經(jīng)過所述低溫處理，然后經(jīng)過所述 高溫處理。
[0019] 進(jìn)一步地，所述基底為石英襯底、硅襯底或玻璃襯底，也可以為耐高溫的塑料基 板，如高溫PI、PEN基板等，在涂敷前所述基底分別經(jīng)過去離子水、丙酮、乙醇超聲清洗。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第一次后處理和所述第二次后處理均在空氣中進(jìn)行。
[0021] 進(jìn)一步地，所述涂敷溶液的配制過程在空氣中進(jìn)行。
[0022] 進(jìn)一步地，所述第一層膜和所述第二層膜的涂敷過程均在空氣中進(jìn)行。
[0023] 本發(fā)明的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法中，在所述第一次后處理或第 二次后處理之后，還可以使用紫外光退火、等離子體轟擊、微波加熱、離子溶液浸泡等方法， 進(jìn)一步促進(jìn)薄膜中金屬顆粒熔合，以進(jìn)一步提高導(dǎo)電率。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電薄膜采用上述任意 一種方法制備，所述導(dǎo)電薄膜表面平整，表面粗糙度為6?7nm，電導(dǎo)率達(dá)到5. 14X IO4? I. 5X105S/cm。
[0025] 本發(fā)明的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜及其方法具有以下有益效果：
[0026] (1)本發(fā)明制備的導(dǎo)電薄膜具有非常平整的表面，表面粗糙度僅為6?7nm，有利 于電子器件的制備，提高電子器件性能。
[0027] (2)本發(fā)明采用二次涂敷方法，即在制備第一層導(dǎo)電薄膜的基礎(chǔ)后，繼續(xù)在其上利 用相同的材料和工藝制備第二層導(dǎo)電薄膜，極大地提高的導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能，并取得了 5. 14X104?1.5X105S/cm的電導(dǎo)率，這是現(xiàn)有的溶液法難以達(dá)到的。
[0028] (3)本發(fā)明對涂敷的薄膜進(jìn)行了后處理過程，低溫處理主要使薄膜中各物質(zhì)的緩 慢反應(yīng)，高溫處理過程促使薄膜中金屬顆粒的融合，因而有利于提高導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能。
[0029] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以 充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的原子力顯微鏡圖像。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案前提 下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述 的實(shí)施例。
[0032] 實(shí)施例1 :
[0033] 本實(shí)施例1提供了一種基于醋酸銀的導(dǎo)電薄膜的制備方法，具體包括如下步驟：
[0034] 第一步，將醋酸銀、二乙醇胺、油酸和正丁醇按照醋酸銀：二乙醇胺：油酸：正丁醇 的質(zhì)量比為I :1. 43 :0. 1 :8混合，并在室溫下水浴超聲10分鐘；
[0035] 第二步，將上述涂敷溶液通過旋涂方法在玻璃襯底上旋涂第一層膜，從而形成單 層膜；
[0036] 第三步，將步驟二中的單層膜進(jìn)行第一次后處理，即先將單層膜在KKTC下加熱 10分鐘，然后將單層膜在180°C加熱30分鐘；
[0037] 第四步，將第一步中配制的涂敷溶液通過旋涂方法在經(jīng)過了第一次后處理的單層 膜上旋涂第二層膜，從而形成雙層膜；
[0038] 第五步，將步驟四中的雙層膜進(jìn)行第二次后處理，即先將雙層膜在KKTC下加熱 10分鐘，然后將雙層膜在180°C加熱30分鐘。
[0039] 本實(shí)施例中所使用的玻璃襯底在旋涂前分別經(jīng)過去離子水、丙酮、乙醇超聲清洗 干凈。
[0040] 本實(shí)施例中的涂敷溶液的配制過程、第一次后處理、第二次后處理、第一層膜和第 二層膜的旋涂過程均在空氣中進(jìn)行。
[0041] 圖1為本實(shí)施例的上述制備方法制得的基于有機(jī)金屬銀的導(dǎo)電薄膜的原子力顯 微鏡圖像，從圖中可以看到，本實(shí)施例中的導(dǎo)電薄膜由很多金屬顆粒熔合而成，其表面粗糙 度為6. 757nm，說明表面非常平整，可以應(yīng)用于多種電子器件中。
[0042] 本實(shí)施例中，單層膜的膜厚為36. 7nm，方塊電阻為5. 28ohm/sq，電導(dǎo)率為 5. 14X104S/cm，雙層膜的厚度為50.7nm，方塊電阻為1.82ohm/sq，電導(dǎo)率為1.07X 105S/ cm，說明在第一層膜的基礎(chǔ)上再旋涂一層膜后，電導(dǎo)率得到明顯的提高。
[0043] 實(shí)施例2 :
[0044] 本實(shí)施例2提供了一種基于醋酸銀的導(dǎo)電薄膜的制備方法，具體包括如下步驟：
[0045] 第一步，將醋酸銀、二乙醇胺、油酸和正丁醇按照醋酸銀：二乙醇胺：油酸：正丁醇 的質(zhì)量比為〇. 8 :1. 5 :0. 05 :5混合，并在室溫下水浴超聲60分鐘后制成涂敷溶液；
[0046] 第二步，將上述涂敷溶液通過旋涂方法在石英襯底上旋涂第一層膜，從而形成單 層膜；
[0047] 第三步，將步驟二中的單層膜進(jìn)行第一次后處理，即先將單層膜在80°C下加熱20 分鐘，然后將單層膜在200°C加熱50分鐘；
[0048] 第四步，將第一步中配制的涂敷溶液通過旋涂方法在經(jīng)過了第一次后處理的單層 膜上旋涂第二層膜，從而形成雙層膜；
[0049] 第五步，將步驟四中的雙層膜進(jìn)行第二次后處理，即先將雙層膜在80°C下加熱20 分鐘，然后將雙層膜在200°C加熱50分鐘。
[0050] 本實(shí)施例中所使用的石英襯底在旋涂前分別經(jīng)過去離子水、丙酮、乙醇超聲清洗 干凈。
[0051] 本實(shí)施例中的涂敷溶液的配制過程、第一次后處理、第二次后處理、第一層膜和第 二層膜的旋涂過程均在空氣中進(jìn)行。
[0052] 本實(shí)施例制備的基于醋酸銀的導(dǎo)電薄膜具有非常平整的表面，薄膜粗糙度僅為 7nm，電導(dǎo)率高達(dá) I. 2X 105S/cm。
[0053] 實(shí)施例3 :
[0054] 本實(shí)施例3提供了一種基于醋酸銀的導(dǎo)電薄膜的制備方法，具體包括如下步驟：
[0055] 第一步，將醋酸銀、二乙醇胺、油酸和正丁醇按照醋酸銀：二乙醇胺：油酸：正丁醇 的質(zhì)量比為I. 5 :3 :0. 2 :10混合，并在室溫下磁力攬祥24h后制成涂敷溶液；
[0056] 第二步，將上述涂敷溶液通過旋涂方法在硅襯底上旋涂第一層膜，從而形成單層 膜；
[0057] 第三步，將步驟二中的單層膜進(jìn)行第一次后處理，即先將單層膜在90°C下加熱15 分鐘，然后將單層膜在190°C加熱40分鐘；
[0058] 第四步，將第一步中配制的涂敷溶液通過旋涂方法在經(jīng)過了第一次后處理的單層 膜上旋涂第二層膜，從而形成雙層膜；
[0059] 第五步，將步驟四中的雙層膜進(jìn)行第二次后處理，即先將雙層膜在90°C下加熱15 分鐘，然后將雙層膜在190°C加熱40分鐘。
[0060] 本實(shí)施例中所使用的硅襯底在旋涂前分別經(jīng)過去離子水、丙酮、乙醇超聲清洗干 凈。
[0061] 本實(shí)施例中的涂敷溶液的配制過程、第一次后處理、第二次后處理、第一層膜和第 二層膜的旋涂過程均在空氣中進(jìn)行。
[0062] 本實(shí)施例制備的基于醋酸銀的導(dǎo)電薄膜具有非常平整的表面，薄膜粗糙度僅為 6nm，電導(dǎo)率高達(dá) I. 5X 105S/cm。
[0063] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無 需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù) 人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的 技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第一步，將有機(jī)金屬銀鹽、還原劑、穩(wěn)定劑和溶劑按照機(jī)金屬銀鹽：還原劑：穩(wěn)定劑：溶 劑的質(zhì)量比為（〇. 8?1. 5) : (1. 43?3) : (0. 05?0. 2) : (5?10)配制成涂敷溶液； 第二步，將所述涂敷溶液通過涂敷技術(shù)在基底上涂敷第一層膜，從而形成單層膜； 第三步，將步驟二中的所述單層膜進(jìn)行第一次后處理； 第四步，將所述涂敷溶液通過涂敷技術(shù)在經(jīng)過了所述第一次后處理的所述單層膜上涂 敷第二層膜，從而形成雙層膜； 第五步，將步驟四中的所述雙層膜進(jìn)行第二次后處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，所 述涂敷溶液是所述有機(jī)金屬銀鹽、所述還原劑、所述穩(wěn)定劑和所述溶劑在室溫下磁力攪拌 6?24h或水浴超聲10?60分鐘后形成的。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，所述有機(jī)金屬銀鹽 為醋酸銀或癸酸銀。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，所述 還原劑為硼氫化物、胺類化合物和多元醇類中的一種或多種。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，所述 穩(wěn)定劑為長鏈硫醇、胺類和脂肪酸中的一種或多種。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，所述 第一次后處理包括低溫處理和高溫處理，所述低溫處理為所述步驟二中的所述單層膜在溫 度80°C?KKTC下加熱10?20分鐘，所述高溫處理為所述單層膜在溫度180°C?200°C下 加熱30?50分鐘，所述單層膜先經(jīng)過所述低溫處理，然后經(jīng)過所述高溫處理。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，所述 第二次后處理包括低溫處理和高溫處理，所述低溫處理為所述步驟四中的所述雙層膜在溫 度80°C?KKTC下加熱10?20分鐘，所述高溫處理為所述雙層膜在溫度180°C?200°C下 加熱30?50分鐘，所述雙層膜先經(jīng)過所述低溫處理，然后經(jīng)過所述高溫處理。
8. 如權(quán)利要求1所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，所述 涂敷溶液的配制過程、所述第一次后處理、所述第二次后處理、所述第一層膜和所述第二層 膜的涂敷過程均在空氣中進(jìn)行。
9. 一種如權(quán)利要求1?8中任意一項(xiàng)所述的方法制備的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄 膜，其特征在于，所述基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的粗糙度為6?7nm。
10. 如權(quán)利要求9所述的基于有機(jī)金屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜，其特征在于，所述基于有機(jī)金 屬銀鹽的導(dǎo)電薄膜的電導(dǎo)率為5. 14X IO4?I. 5X 105S/cm。
【文檔編號】C23C18/44GK104217819SQ201410442995
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】歐陽世宏, 謝應(yīng)濤, 王東平, 朱大龍, 許鑫, 譚特, 方漢鏗 申請人:上海交通大學(xué)